矽基複合材於鋰離子電池負極材料之應用

Translated title of the thesis: Si-based composite as negative electrode materials for lithium ion batteries
  • 侯 尚杰

Student thesis: Doctoral Thesis

Abstract

能源短缺,石化燃油造成的PM 2 5污染,已成為人類永續發展的夢靨,因此環保意識不斷的提昇,包含潔淨能源的獲得、能源的儲存管理及使用效率相關課題獲得大量的資源投入,期能打造人類社會永續經營的環境。在能源儲存電池方面,鋰離子電池被視為集電容量、效率、環保及方便性為一身的儲能裝置。近年來3C電子裝置,電動工具,電動車,智慧電網成長快速,使得全球可充式鋰離子電池需求市場逐年快速成長。因此,提昇鋰離子電池電容量及效能,延長對應裝置的使用時間已達克不容緩的時刻。 本研究選擇Si當作研究主體;室溫下Si的理論電容值可達3580 mAh g-1,遠勝於目前商業化的C負極材料,理論電容量為372 mAh g-1。Si元素在地殼的含量排名第二,Si元素的提純技術在太陽能及半導體產業已臻成熟,高純度原料Si在取得上不虞匱乏。另一方面,我們以高能量機械球磨、粉體表面改質及熱處理為核心發展技術,開發下一世代鋰離子電池Si基負極材。相較於以化學冶金的方式;使用Si的化學前驅物再經複雜的製程轉化及蝕刻得到具有奈米尺度或特殊結構的Si基材料,上述的技術符合可工程化,可量產性及再現性,在成本上具有競爭力。本研究分作三部分;在第一階段發展由上而下高能量球磨技術對Si做細化及改質。第二階段我們開發不同於傳統高溫碳化的方式,利用葡萄糖對第一階段得到的矽粉進行表面修飾,製作具實用性的單位面積高負載及單位面積高電容極片。第三階段為了進一步提昇Si基負極材的強度和導電度,我們於Si材加入CuO進行高能量球磨,開發合適的機械化學反應法,成?合成Si/Cu3Si複合材,進一步提昇單位面積高電容的循環測試特性。
Date of Award2019
Original languageChinese
SupervisorJow-Lay Huang (Supervisor)

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